▲家蚕在我国已经有5000多年的驯养历史。新华社发
本组文/综合新华社电、央视新闻
家蚕是重要的经济昆虫,在我国有5000多年的驯养历史,但其驯化起源地却长期悬而未定。来自西南大学的研究团队日前完成家蚕大规模种质资源基因组解析,绘就了首张家蚕超级泛基因组图谱,证实家蚕起源于黄河中下游地区。此外,研究团队率先创建“数字家蚕”基因库,将我国家蚕基因研究推向设计育种阶段。相关研究成果已由国际学术期刊《自然·通讯》在线发表。
背景
家蚕起源地存在争议
缺乏有力生物学证据
“野桑蚕是家蚕的祖先,在长期的驯化和饲育过程中,逐渐形成了具有不同地理特性的地方品种。”西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室主任代方银介绍,目前家蚕起源于中国野桑蚕的观点在学界已达成共识,但具体起源于我国什么地方依然存在争议,特别是缺乏有力的生物学证据。
对于家蚕基因的研究,之前仅有单一参考基因组及部分重测序数据,尚不足以支撑基因组变异和优良基因的深度挖掘,尤其对于分子育种具有显著局限。本次突破的超级泛基因组图谱是一个物种所有基因组信息的总和,对于深化功能基因组研究、种质创新等意义重大。
成果
历时四年深度测序
绘制家蚕“数字字典”
家蚕超级泛基因组图谱
代方银带领科研团队历时4年,对1078份蚕种质资源进行了深度测序。这些蚕种质资源覆盖了世界“丝绸之路”各主要蚕区,包括47个野桑蚕、205个家蚕地方种、194个实用种和632个突变体,涵盖全世界家蚕代表性种质资源的90%以上。通过对其中的代表性资源进行单分子实时DNA测序,研究团队获得了广泛的家蚕遗传变异信息,绘制完成了首张家蚕超级泛基因组图谱。
“泛基因组图谱好比是家蚕的‘数字字典’,方便研究者像查字典一样探寻家蚕的表型和基因组密码。”代方银说,对泛基因组图谱的研究显示,黄河中下游地区的地方种分布在进化树上家蚕分支的基部,为家蚕最早起源于黄河中下游地区提供了直接的生物学证据。此前在山西夏县出土的蚕茧等考古证据,也与这一结论相互佐证。
【名词】
泛基因组
泛基因组即一个物种内所有基因组信息的总和,它比单一参考基因组涵盖了更多的遗传多样性。在漫长的进化过程中,由于地域因素,环境因素等的影响,每个个体都形成了极其特别的遗传性状,单一个体的基因组已经不能涵盖这个物种的所有遗传信息。泛基因组通过对不同品种基因组进行测序、组装,然后将组装好的基因序列进行整合注释,进而获取这个物种全部的遗传信息并且对每一个个体间遗传变异信息进行解析。对于此次发布的图谱,《自然·通讯》论文评审专家认为,该超级泛基因组检出了家蚕这一物种的几乎全部变异信息,将推动家蚕育种优良基因挖掘进入快车道,并真正开启家蚕分子育种的新时代。